新教材2024-2025學(xué)年高中物理第3章機(jī)械波分層作業(yè)20波的干涉與衍射多普勒效應(yīng)教科版選擇性必修第一冊(cè)

第三章分層作業(yè)20波的干涉與衍射多普勒效應(yīng)A級(jí)必備學(xué)問(wèn)基礎(chǔ)練1.如圖所示,將上下振動(dòng)的振針?biāo)揭苿?dòng),移動(dòng)過(guò)程中在水面上形成了如圖所示的水波圖形,下列說(shuō)法正確的是()A.振針在向右移動(dòng)B.振針在向左移動(dòng)C.在A處的視察者,接收到的水波頻率不變D.在A處的視察者,接收到的水波頻率變大2.小河中有一個(gè)實(shí)心橋墩P,A為靠近橋墩浮在水面上的一片樹(shù)葉,俯視圖如圖所示,小河水面安靜?，F(xiàn)在S處以某一頻率拍打水面,要使形成的水波能帶動(dòng)樹(shù)葉A振動(dòng)起來(lái),可以采納的方法是()A.提高拍打水面的頻率B.降低拍打水面的頻率C.無(wú)論怎樣拍打,A都不會(huì)振動(dòng)起來(lái)D.不須要拍打,A也會(huì)振動(dòng)起來(lái)3.(多選)如圖所示,沿一條直線(xiàn)相向傳播的兩列波的振幅和波長(zhǎng)均相等,當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是下列選項(xiàng)的()4.上課時(shí)老師將一蜂鳴器固定在木棍一端,然后使蜂鳴器快速水平旋轉(zhuǎn),蜂鳴器音調(diào)竟然忽高忽低變更。下列說(shuō)法正確的是()A.旋轉(zhuǎn)時(shí)蜂鳴器發(fā)出聲波的頻率變更了B.由于旋轉(zhuǎn),變更了同學(xué)們聽(tīng)到的聲音頻率C.蜂鳴器音調(diào)變高時(shí),肯定是向遠(yuǎn)離同學(xué)們的方向運(yùn)動(dòng)D.音調(diào)的忽高忽低是由波的干涉造成的5.(2024上海黃浦大同中學(xué)模擬)兩列振動(dòng)狀況均相同的水波在t=0時(shí)刻的疊加狀況如圖所示,圖中實(shí)線(xiàn)表示波峰,虛線(xiàn)表示波谷。兩列波的振幅均為3cm,則A、B兩點(diǎn)在該時(shí)刻的豎直高度差以及C點(diǎn)的位移大小分別為()A.12cm,0 B.12cm,3cmC.6cm,6cm D.6cm,06.(多選)下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是()A.“隔墻有耳”B.“空山不見(jiàn)人,但聞人語(yǔ)響”C.“余音繞梁,三日不絕”D.夏日雷聲轟鳴不絕B級(jí)關(guān)鍵實(shí)力提升練7.(多選)如圖所示,一小型漁港的防波堤兩端MN相距約60m,在防波堤后A、B兩處有兩艘小船進(jìn)港躲避風(fēng)浪。某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播。下列說(shuō)法正確的是()A.假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10m,則A、B兩處小船基本上不受波浪影響B(tài).假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10m,則A、B兩處小船明顯受到波浪影響C.假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為60m,則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D.假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為60m,則A、B兩處小船明顯受到波浪影響8.(多選)A、B兩列簡(jiǎn)諧波沿x軸相向傳播,波速均為10m/s,某時(shí)刻兩列波在x軸上各自傳播到的位置及部分波形如圖所示,則下列說(shuō)法正確的是()A.從圖示時(shí)刻起先再經(jīng)1s兩列波相遇B.相遇處的質(zhì)點(diǎn)起振方向向下C.兩列波相遇后可產(chǎn)生穩(wěn)定的波形D.從圖示位置起先計(jì)時(shí),t=4s時(shí)y=-5m處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置9.(多選)如圖所示,勻稱(chēng)介質(zhì)中有兩個(gè)振源S1和S2,它們的頻率、振幅、振動(dòng)方向均相同且振動(dòng)的步調(diào)完全一樣,產(chǎn)生的兩列波的波長(zhǎng)均為λ,S1與S2之間距離為1.5λ,O點(diǎn)為S1、S2連線(xiàn)中點(diǎn)?，F(xiàn)以O(shè)點(diǎn)為中心畫(huà)一個(gè)正方形,正方形的兩邊與S1、S2的連線(xiàn)平行,且正方形邊長(zhǎng)遠(yuǎn)大于λ,虛線(xiàn)過(guò)S1、S2與正方形的交點(diǎn)分別為P、Q。下列說(shuō)法正確的是()A.O點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的位移始終最大B.P、Q兩點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為零C.正方形四邊上振動(dòng)減弱點(diǎn)的數(shù)目為6個(gè)D.P、Q連線(xiàn)上振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的數(shù)目為6個(gè)10.操場(chǎng)上正在實(shí)行運(yùn)動(dòng)會(huì)開(kāi)幕式,相距30m的P、Q兩點(diǎn)放有相同的揚(yáng)聲器,如圖甲所示,A在PQ的中垂線(xiàn)上,B在PQ的連線(xiàn)上,且PB=9.9m。兩揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)振動(dòng)的位移隨時(shí)間變更規(guī)律均如圖乙所示。已知聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,小明站在A點(diǎn)時(shí)聽(tīng)到的聲音比站在B點(diǎn)時(shí)聽(tīng)到的聲音(選填“大”或“小”)。假如小明從Q點(diǎn)沿直線(xiàn)走到P點(diǎn),他可以聽(tīng)到次聲音明顯變大。

11.一振動(dòng)片以頻率f做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),固定在振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動(dòng)水面上A、B兩點(diǎn),兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。C是水面上的一點(diǎn),A、B、C間的距離均為l,如圖所示。已知除C點(diǎn)外,在AC連線(xiàn)上還有其他振幅極大的點(diǎn),其中距C最近的點(diǎn)到C的距離為38l(1)波的波長(zhǎng)大小;(2)波的傳播速度大小。12.(2024山東泰安高二期中)如圖所示,相距2.5m的S1和S2是兩個(gè)完全相同的聲源,選某一時(shí)刻為計(jì)時(shí)零點(diǎn),兩聲源振動(dòng)方程均為y=5cos170πt(cm),聲速v=340m/s。以?xún)陕曉催B線(xiàn)中點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)過(guò)兩個(gè)聲源建立x軸,求:(1)該波的波長(zhǎng)λ。(2)在S1、S2連線(xiàn)上因干涉而靜止的各點(diǎn)位置。(3)x=0.5m處質(zhì)點(diǎn)t=91360答案：1.A解析振針前進(jìn)方向上的水波變得密集,在其移動(dòng)反方向的水波變得稀疏,因此振針在向右移動(dòng),選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;波源遠(yuǎn)離視察者時(shí),視察者接收到的波頻率變小,即在A處的視察者,接收到的水波頻率變小,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。2.B解析使形成的水波能帶動(dòng)樹(shù)葉A振動(dòng)起來(lái),必需使水面形成的水波波長(zhǎng)足夠長(zhǎng),衍射現(xiàn)象明顯,可以采納的方法是降低拍打水面的頻率,選項(xiàng)B正確。3.BC解析當(dāng)兩列波的前半個(gè)波(或后半個(gè)波)相遇時(shí),依據(jù)波的疊加原理,在前半個(gè)波(或后半個(gè)波)重疊的區(qū)域內(nèi)全部的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合位移為零,而兩列波的后半個(gè)波(或前半個(gè)波)的波形保持不變,所以選項(xiàng)B正確。當(dāng)兩列波完全相遇時(shí)(即重疊在一起),由波的疊加原理可知,全部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和,所以選項(xiàng)C正確。4.B解析蜂鳴器旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,蜂鳴器與同學(xué)們的距離有時(shí)近,有時(shí)遠(yuǎn),發(fā)生多普勒效應(yīng),D錯(cuò)誤;蜂鳴器發(fā)出聲波的頻率不變,只是同學(xué)們聽(tīng)到的聲音頻率變更了,A錯(cuò)誤,B正確;當(dāng)蜂鳴器遠(yuǎn)離同學(xué)們時(shí),同學(xué)們聽(tīng)到聲音的頻率變小即音調(diào)變低,C錯(cuò)誤。5.A解析依據(jù)題圖可知,A點(diǎn)是波谷與波谷疊加,則此時(shí)刻A點(diǎn)的位移為-3cm-3cm=-6cm,B點(diǎn)是波峰與波峰疊加,則此時(shí)刻B點(diǎn)的位移為3cm+3cm=6cm,則A、B兩點(diǎn)在該時(shí)刻的豎直高度差為6cm-(-6cm)=12cm,C點(diǎn)是波峰與波谷疊加,則此時(shí)刻C點(diǎn)的位移為3cm-3cm=0,故選A。6.AB解析“余音繞梁,三日不絕”和夏日雷聲轟鳴不絕主要是聲音的反射現(xiàn)象引起的,而“隔墻有耳”和“空山不見(jiàn)人,但聞人語(yǔ)響”均屬于波的衍射現(xiàn)象。7.AD解析當(dāng)障礙物或縫隙的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)相差不多時(shí)才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,波浪的波長(zhǎng)約為10m時(shí),不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,則A、B兩處小船基本上不受波浪影響,A正確,B錯(cuò)誤;波浪的波長(zhǎng)約為60m時(shí),能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,則A、B兩處小船明顯受到波浪影響,C錯(cuò)誤,D正確。8.AD解析兩列波的傳播速度大小一樣,經(jīng)過(guò)t=Δx2v=5+152×10s=1s兩列波相遇,故A正確。圖中所示A波到達(dá)y=-5m時(shí),y=-5m處的質(zhì)點(diǎn)向上起振,可知振源的起振方向向上;同理可知B波波源起振方向向上;依據(jù)波傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)起振方向均與波源起振方向相同這一特點(diǎn),可知兩列波相遇時(shí),相遇處的質(zhì)點(diǎn)疊加后的起振方向向上,故B錯(cuò)誤。由于兩列波的頻率不同,所以?xún)闪胁ㄏ嘤龊蟛荒墚a(chǎn)生穩(wěn)定的波形,故C錯(cuò)誤。兩列波的波長(zhǎng)分別為λA=10m、λB=40m,周期分別為T(mén)A=λAv=1s、9.BC解析O點(diǎn)到兩波源的距離之差為零,則該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),振幅最大,但該處質(zhì)點(diǎn)的位移不是始終最大,故A錯(cuò)誤;P、Q兩點(diǎn)與兩波源的距離之差為1.5λ,則P、Q兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱,振幅為零,則兩處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為零,故B正確;在S1、S2之間振動(dòng)減弱點(diǎn)有兩個(gè),分別是距離S1為0.5λ和λ的點(diǎn),過(guò)兩個(gè)減弱點(diǎn)畫(huà)兩條減弱曲線(xiàn),則該曲線(xiàn)與正方形有4個(gè)交點(diǎn),在S1P和S2Q上各點(diǎn)都是振動(dòng)減弱點(diǎn),即正方形上的P、Q兩點(diǎn)也是減弱點(diǎn),故正方形四邊上振動(dòng)減弱點(diǎn)的數(shù)目為6個(gè),故C正確;在S1、S2之間振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)有3個(gè),分別是距離S1為0.25λ、0.75λ和1.25λ的位置,故P、Q連線(xiàn)上振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的數(shù)目為3個(gè),故D錯(cuò)誤。10.答案大9解析由題圖乙可知聲音的周期為T(mén)=2×10-2s依據(jù)波速公式λ=vT可得聲波的波長(zhǎng)為λ=6.8m因AP=AQ,所以在A位置聲音加強(qiáng),又因?yàn)镼B-PB=32所以在B位置聲音減弱,故該同學(xué)站在A點(diǎn)時(shí)聽(tīng)到的聲音比站在B點(diǎn)時(shí)聽(tīng)到的聲音大。設(shè)該同學(xué)從Q點(diǎn)走到P點(diǎn),他走到C位置時(shí),聲音加強(qiáng),則|CQ-CP|=nλ(n=0,1,2,3,…)設(shè)CP=x,可得|(30-x)-x|=nλ(0≤x≤30,n=0,1,2,3,…)由計(jì)算可得x的取值可能有1.4,4.8,8.2,11.6,15,18.4,21.8,25.2,28.6,則有9次聲音明顯變大。11.答案(1)14l(2)1解析(1)設(shè)AC連線(xiàn)上與C點(diǎn)最近的振幅極大的點(diǎn)為D,則AD=l-38l=5BD=CDBD-AD=14依據(jù)干涉加強(qiáng)點(diǎn)距離差的關(guān)系有Δx=x1-x2=nλ所以波長(zhǎng)為14l(2)由v=λf知,v=14fl12.答案(1)4m(2)1m和-1m(3)0解析(1)由兩聲源振動(dòng)方程y=5cos170πt(cm)得ω=170πrad/s依據(jù)公式ω=2πf得f=ω2π依據(jù)波速公式v=λf得λ=vf(2)設(shè)S1、S2連線(xiàn)上A點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn),則S